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Energetische Nutzung

Energetische Nutzung I Sollte Bioenergie stärker gefördert werden? I Ausblick

Energetische Nutzung: Verteilung der Energiequellen und des Verbrauchs in Deutschland

Deutschlands Energieversorgung hängt sehr stark von fossilen Energieträgern ab. Mehr als drei Viertel des Primärenergieverbrauchs stammte 2021 aus fossilen Quellen [1].

Primärenergieverbrauch Deutschlands 2021. (Source: FNR [17]).

Um den Klimawandel zu stoppen, muss die energetische Nutzung fossiler Brennstoffe sinken – durch Energieeffizienz und durch einen höheren Anteil an erneuerbaren Ressourcen, die Kohle, Öl und Erdgas ersetzen. Aufgrund des Kriegs in der Ukraine ist dieser Wandel noch dringender geworden: Um sich von russischem Erdgas unabhängig zu machen, hat die Bundesregierung mit dem „Osterpaket“ [2] umfassende Gesetzesänderungen beschlossen, die den Ausbau der Erneuerbaren beschleunigen sollen.

Betrachtet man beim Primärenergieverbrauch Deutschlands nur die erneuerbaren Energien, fällt auf, dass aus Biomasse erzeugte Energie mit 61 % den größten Teil ausmacht (Biomasse 54 % und biogene Abfälle 7 %) – vor Windenergie mit 21 % und Solarenergie mit 11 % der erneuerbaren Energien [3].

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Primärenergetische Nutzung der Erneuerbaren Energien Deutschlands 2021. (Source: FNR [18]).

Den größten Anteil an der energetischen Nutzung von Biomasse hat Holz für Heizzwecke. 2021 wurden 171 TWH aus Biomasse erzeugt – ein Anteil von 86 %. Geothermie und Solarthermie ergänzen das Bild mit jeweils kleinen Anteilen [4]. Im Bereich Strom sieht die Verteilung anders aus: 51 TWh stammen aus Bioenergie (der Großteil aus Biogas und biogenen Festbrennstoffen [4], z.B. über Kraft-Wärme-Kopplung). Etwa 40 % von Deutschlands Bruttostromerzeugung wurde 2021 erneuerbar erzeugt: Knapp die Hälfte davon aus Windenergie, 21,6 % aus Bioenergie und 21,4 % aus Photovoltaik [4]. Im Verkehrsbereich machen Biokraftstoffe 5,7 % von Deutschlands Kraftstoffverbrauch aus (2021) [4].

Sollte Bioenergie stärker gefördert werden?

Diese Frage kann man nicht pauschal beantworten, da Bioenergie sehr unterschiedlich hergestellt wird und somit verschiedene Effekte auf die Landnutzung und auf das Klima aufweist. Jeder Sektor sollte individuell betrachtet und in den Kontext eingeordnet werden.

Holz für Heizzwecke: Privathaushalte nutzen den Großteil (46 %) des Energieholzaufkommens in Deutschland (2020) [4]. Für rund 1,1 Mio. Haushalte stellt Holz die primäre Energiequelle zum Heizen dar, 11,2 Mio. Haushalte in Deutschland verwenden Holz als zusätzliche Heizquelle [5]. Große Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (über 1 MW) verbrannten im Jahr 2020 über 22 Mio. m [3]> Holzwerkstoffe [6]. Dies entspricht 37 % des gesamten Energieholzes, einschließlich primärer und sekundärer Quellen. Die Verbrennung von Holz, insbesondere im industriellen Maßstab, hat jedoch Umwelt- und Gesundheitsbedenken [7] im Zusammenhang mit den Partikel- und Kohlenstoffemissionen [8] aufgeworfen. Außerdem steht zur Debatte, ob Bäume im Wald [9] (oder als Totholz) zur Stärkung der Rolle der Wälder als Kohlenstoffsenke oder als Beitrag zu Ökosystemleistungen nicht wertvoller sind. Das UBA hat ein Handbuch [10] entwickelt, um die intelligente Nutzung von Energieholz, insbesondere in Haushalten, zu unterstützen.

Die EU-Abgeordneten stimmten im September 2022 dafür, die Holzverbrennung weiter als nachhaltige Energie einzustufen, aber die erlaubte Menge auf den Durchschnittsverbrauch der Jahre 2017 bis 2022 zu deckeln und die staatlichen Subventionen zu begrenzen [11]. Auf diese Weise sollen „Nutzungskonkurrenzen“ durch die steigende Verwendung von Energieholz und die zusätzlich wachsende Nachfrage in anderen Bereichen (wie dem Bau) entschärft werden. Dies steht im Einklang mit der Strategie, die Kaskadennutzung zu stärken (stoffliches Recycling vor energetischer Nutzung). Eine kürzlich durchgeführte Studie ergab, dass in Deutschland etwa 70 % des Holzabfalls verbrannt und etwa 15 % für die Herstellung von Spanplatten verwendet wurden [12].

Strom und Wärme aus Biogasanlagen: Biogas liefert rund 10 TWh Biomethan, das entspricht 1 % des deutschen Erdgasverbrauchs (2018) [13]. Für die Biogasgewinnung wird zum größten Teil Maissilage (65%) genutzt [14]. Für den Anbau von Mais werden landwirtschaftliche Flächen benötigt, die somit nicht für die Nahrungs-, Futtermittel- oder Materialproduktion zur Verfügung stehen. Auf 0,89 Mio. Hektar Fläche wird in Deutschland Mais für Biogas angebaut (2021), das entspricht 36 % des gesamten Maisanbaus [14] und mehr als dreimal der Fläche des Saarlands.

Biokraftstoffe im Verkehrssektor basieren hauptsächlich auf Rohstoffen, die alternativ als Nahrungs- und Futtermittel genutzt werden könnten oder deren Flächen für den Anbau geeignet wären (sogenannte konventionelle Biokraftstoffe) [15]. Die Umwandlung von Flächen und der Wettbewerb um Land schaffen in diesem Bereich ein Nachhaltigkeitsdilemma: „Tank oder Teller“ wird die öffentliche Debatte benannt, ergänzt um den Begriff „Trog“, da Deutschland einen so großen Anteil der Agrarprodukte als Futtermittel nutzt. Die 2021 verabschiedete Erneuerbare-Energien-Richtlinie II (RED II) begrenzt den Anteil der Biomasse für konventionelle Biokraftstoffe auf 7% [16].

In Forschungsprojekten werden Kraftstoffe der 2. und 3. Generation mit unterschiedlichen Potenzialen und Einschränkungen erforscht. Die Skalierbarkeit dieser neu entstehenden Kraftstoffe hängt nicht nur von den technologischen Innovationen und dem Flächenbedarf der Biomasse selbst ab, sondern auch davon, wie sie sich in das übergeordnete System von Produktion und Verbrauch einfügen (Flugzeugtreibstoff, öffentliche Mobilität usw.).

Auf EU-Ebene wurden im September 2023 verpflichtende, steigende Quoten für nachhaltige erneuerbare Kraftstoffe, wie fortschrittliche Biokraftstoffe und strombasierte Kraftstoffe, beschlossen: 70 Prozent bis 205017.

Ausblick

Bioenergie aus Abfällen und Reststoffen ist eine gute Option, um sowohl Umweltziele zu erreichen als auch die Energiesicherheit zu erhöhen. Dennoch erfordern die Zielkonflikte beim Aufbau der Kreislaufwirtschaft eine kluge Priorisierung und ein systemisches Verständnis der Ströme, Potenziale und Grenzen von Biomasse. Weitere Forschungsprojekte und Initiativen arbeiten daran, anwendbare, nachhaltige und zukunftsorientierte Wege zur Energiesicherheit in einer ausgewogenen Bioökonomie zu entwickeln. Energieeffizienz und intelligente Nutzung sind entscheidende Aspekte, um allen Visionen einer nachhaltigen Zukunft gerecht zu werden.

 

Anmerkungen und Quellen

  1. FNR nach AGEB, AGEE-Stat (2022). Verfügbar unter: https://mediathek.fnr.de/grafiken/daten-und-fakten/bioenergie/primarenergieverbrauch-2021.html
  2.  Deutsche Bundesregierung (2022). We’re tripling the speed of the expansion of renewable energies. https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/klimaschutz/amendment-of-the-renewables-act-2060448
  3. FNR nach AGEE-Stat/AGEB (2022). Verfügbar unter: https://mediathek.fnr.de/grafiken/daten-und-fakten/bioenergie/primarenergieverbrauch-erneuerbarer-energietrager-2021.html
  4. FNR (2022). Basisdaten Bioenergie Deutschland 2022. https://www.fnr.de/fileadmin/Projekte/2022/Mediathek/broschuere_basisdaten_bioenergie_2022_06_web.pdf
  5. FNR (2022). Fakten zum Thema Holzenergie. Verfügbar unter: https://heizen.fnr.de/heizen-mit-holz/fakten-zum-thema-holzenergie. Anmerkung: Das Energieholzangebot besteht sowohl aus Waldholz (16,2 Mio. m3) als auch aus Altholz (13,5 Mio. m3) sowie aus anderen Holzarten (z. B. Restholz und Landschaftsbau).
  6. BMEL (2022). Wärme aus Holz. Verfügbar unter: https://www.bmel.de/DE/themen/wald/holz/waerme-aus-holz.html
  7. Mather-Gratton et al. (2021). Understanding the sustainability debate on forest biomass for energy in Europe: A discourse analysis. doi: 10.1371/journal.pone.0246873
  8. Die Frage der Kohlenstoffneutralität ist umstritten. Das liegt daran, dass sie von der zeitlichen Verzögerung beim "Ausgleich" der Kohlenstoffemissionen abhängt, die in hohem Maße davon abhängt, was, wo und wie das Holz verbrannt und beschafft wird. Für weitere Informationen siehe (Links folgen und Verbindung zu 4.2.2)
  9. “Wood that remains in the forest in the form of living trees or deadwood can make at least as great and often even greater a contribution to climate protection than when it is used for energy and inefficient materials” in Luick et al. (2022). Primeval, natural and commercial forests in the context of biodiversity and climate protection – Part 2: The Narrative of the Climate Neutrality of Wood as a Resource. doi: 10.1399/NuL.2022.01.02.e.
  10. Behnke and UBA (2020). Heizen mit Holz: Ein Ratgeber zum richtigen und sauberen Heizen mit Holz. Verfügbar unter: https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2020_heizen_mit_holz_bf.pdf
  11. https://www.europarl.europa.eu/news/en/press-room/20220909IPR40134/parliament-backs-boost-for-renewables-use-and-energy-savings . Für eine Zusammenfassung: Süddeutsche Zeitung (2022). Kontroverse über EU-Beschluss zur Holzverbrennung. Verfügbar unter: https://www.sueddeutsche.de/bayern/energie-muenchen-kontroverse-ueber-eu-beschluss-zur-holzverbrennung-dpa.urn-newsml-dpa-com-20090101-220915-99-770802
  12. Döring and Mantau (2021). Altholz im Entsorgungsmarkt. Verfügbar unter: http://infro.eu/index_en.php
  13. Stemming from 213 biogas faciliities. See: Linke (2022). Biogas: regional, fair, klimaneutral. Verfügbar unter: https://www.fnr.de/fileadmin/Projekte/2021/Mediathek/schriftenreihe_standdez.pdf
  14. Statistisches Bundesamt, FNR (2022). Maisanbau in Deutschland. Verfügbar unter: https://mediathek.fnr.de/grafiken/daten-und-fakten/bioenergie/biogas/maisanbau-in-deutschland.html
  15. Bringezu et al. (2020). Pilotbericht zum Monitoring der deutschen Bioökonomie. doi: 10.17170/kobra-202005131255.
  16. Joint Research Center, Renewable Energy – Recast to 2030 (RED II), https://joint-research-centre.ec.europa.eu/welcome-jec-website/reference-regulatory-framework/renewable-energy-recast-2030-red-ii_en
  17. _ Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), Gemeinsame Pressemitteilung 25.09.23 https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Pressemitteilungen/2023/09/20230925-deutschland-als-vorreiter-beim-co2-neutralen-fliegen.html?view=renderNewsletterHtml

Verena Pommerenke

Universität Kassel
– CESR